CN110985021A - 土压平衡盾构长距离下穿河流施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种土压平衡盾构长距离下穿河流施工方法，包括以下步骤：S1)在盾构机掘进至距离入河段河流与河岸交界位置调整盾构机掘进的土仓压力设定值；S2)待盾构机继续掘进穿过入河段河流与河岸交界位置，对入河段河岸与河流交界位置处的对应管片进行二次注浆操作形成止水环箍；S3)在盾构机继续在河流底部掘进的同时，通过控制盾构机的掘进姿态、掘进参数和调整同步注浆方法，控制盾构管片的上浮量在设计范围内；在盾构机掘进至与出河段河流与河岸交界位置相距第一预定距离时，调整盾构机掘进的土仓压力设定值；S4)待盾构机继续掘进穿过出河段河流与河岸交界位置至盾构机的盾尾进入河岸区域，对对应管片进行二次注浆操作形成止环箍。
Description
技术领域
本发明涉及盾构隧道施工技术领域，具体涉及一种土压平衡盾构长距离下穿河流施工方法。
背景技术
随着我国城市轨道交通建设的迅猛发展，以及地下空间利用率的逐步提升，各大城市已经纷纷加入了地铁施工行列，盾构法隧道施工技术以其独有的智能、安全、快捷、高效等特点与优势，越来越得到广泛的推广及应用。
目前地铁施工涉及穿越河流的盾构施工项目越来越多，根据以往施工经验，若项目涉及盾构穿河施工，多采用泥水平衡盾构机，土压平衡盾构穿河存在较大安全风险，如果在相关位置施工方法采用不当可能引发严重后果及不良社会影响。尤其在河流与河堤交界处盾构进入河流和盾构出河位置，因河岸与河流存在一定高差，隧道覆土深度骤变，承压水形式改变，给盾构进出河流带来难题。如果处理不当可能造成河堤坍塌，隧道渗漏水，河底透水涌入盾构机等风险。
发明内容
本发明提供一种土压平衡盾构长距离下穿河流施工方法，能够防止入河段和出河段的河堤坍塌，防止隧道渗漏水、河底透水涌入盾构机的风险，保证了施工的安全性。
本发明提供一种土压平衡盾构长距离下穿河流施工方法，所述施工方法包括以下步骤：S1)在盾构机掘进至距离入河段河流与河岸交界位置第一预定距离时，调整盾构机掘进的土仓压力设定值，使盾构机的刀盘在到达入河段河流与河岸交界位置时土仓压力设定值与河流内理论计算压力值达到一致；S2)待所述盾构机继续掘进穿过入河段河流与河岸交界位置至所述盾构机的盾尾进入河底区域且距离入河段河岸与河流交界位置第二预定距离时，对入河段河岸与河流交界位置处的对应管片进行二次注浆操作形成止水环箍，以隔离入河段河岸与河底不同压力的承压水；S3)在所述盾构机继续在河流底部掘进的同时，通过控制盾构机的掘进姿态、掘进参数和调整同步注浆方法，控制盾构管片的上浮量在设计范围内；在所述盾构机掘进至与出河段河流与河岸交界位置相距第一预定距离时，调整所述盾构机掘进的土仓压力设定值，使盾构机的刀盘在到达出河段河流与河岸交界位置时土仓压力设定值与河岸理论计算压力值达到一致；S4)待所述盾构机继续掘进穿过出河段河流与河岸交界位置至盾构机的盾尾进入河岸区域且距离出河段河流与河岸交界位置第二预定距离时，对出河段河流与河岸交界位置处的对应管片进行二次注浆操作形成止环箍，以隔离出河段河岸与河底不同压力的承压水。
优选地，所述步骤S1)和步骤S3)中，所述第一预定距离为盾构机掘进10环距离。
优选地，所述步骤S1)中，在所述盾构机掘进至距离入河段河流与河岸交界位置第一预定距离时，调整盾构机掘进的土仓压力设定值，包括：按照理论土压差值逐渐递减调整所述土仓压力设定值。
优选地，所述步骤S2)和步骤S4)中，所述第二预定距离为盾构机掘进7-8环距离。
优选地，所述步骤S2)中，对入河段河岸与河流交界处的对应管片进行二次注浆操作形成止水环箍，以隔离入河段河岸与河底不同压力的承压水，包括：在入河段河岸与河流交界处使用三孔注浆管片；通过所述三孔注浆管片上的注浆孔对所述三孔注浆管片外侧的岩土进行二次注浆施工形成止水环箍。
优选地，在河底上部地层为黏土地层的情况下，在所述三孔注浆管片开孔打入管壁上具有孔洞的钢花管，通过所述钢花管进行二次注浆操作。
优选地，所述步骤S3)中，控制盾构机的掘进姿态，包括：控制盾构机的掘进姿态在垂直方向保持负值掘进以抵消管片上浮量。
优选地，所述步骤S3)中，控制盾构机的掘进参数，包括：
将盾构机的泡沫注入压力控制在1～1.5bar；
将盾构机的掘进速度控制在40mm/min；
将刀盘转速控制在1.0～1.2rmp；
将推力控制在300～500T；
将刀盘扭矩控制在2500～3000KN.m。
优选地，所述步骤S3)中，调整同步注浆方法，包括：采用盾构机盾尾上部的注浆孔进行注浆操作以控制管片上浮量。
优选地，所述步骤S3)还包括：在所述盾构机继续在河流底部掘进的过程中，在管片朝向隧道壁一侧粘贴双层遇水膨胀橡胶层。
本发明提供的土压平衡盾构长距离下穿河流施工方法，在所述盾构机挖掘至入河段河流与河岸交界位置通过控制土仓压力设定值与河流内理论计算压力值达到一致来确保入河段河堤稳定，对入河段河岸与河流交界位置处的对应管片进行二次注浆操作形成止水环箍，以隔离入河段河岸与河底不同压力的承压水；在所述盾构机继续在河流底部掘进的同时，通过控制盾构机的掘进姿态、掘进参数和调整同步注浆方法，控制盾构管片的上浮量在设计范围内；在所述盾构机挖掘至出河段河流与河岸交界位置通过控制土仓压力设定值与河岸理论计算压力值达到一致来确保出河段河堤稳定，对出河段的河岸与河流交界位置处的对应管片进行二次注浆操作形成止水环箍，以隔离出河段的河岸与河底不同压力的承压水，能够防止入河段和出河段的河堤坍塌，防止隧道渗漏水、河底透水涌入盾构机的风险，保证了施工的安全性。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是根据本发明实施方式的土压平衡盾构长距离下穿河流施工方法的步骤流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
下面结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描述。
如图1所示，本发明提供一种土压平衡盾构长距离下穿河流施工方法，所述施工方法包括以下步骤：S1)在盾构机掘进至距离入河段河流与河岸交界位置第一预定距离时，调整盾构机掘进的土仓压力设定值，使盾构机的刀盘在到达入河段河流与河岸交界位置时土仓压力设定值与河流内理论计算压力值达到一致；S2)待所述盾构机继续掘进穿过入河段河流与河岸交界位置至所述盾构机的盾尾进入河底区域且距离入河段河岸与河流交界位置第二预定距离时，对入河段河岸与河流交界位置处的对应管片进行二次注浆操作形成止水环箍，以隔离入河段河岸与河底不同压力的承压水；S3)在所述盾构机继续在河流底部掘进的同时，通过控制盾构机的掘进姿态、掘进参数和调整同步注浆方法，控制盾构管片的上浮量在设计范围内；在所述盾构机掘进至与出河段河流与河岸交界位置相距第一预定距离时，调整所述盾构机掘进的土仓压力设定值，使盾构机的刀盘在到达出河段河流与河岸交界位置时土仓压力设定值与河岸理论计算压力值达到一致；S4)待所述盾构机继续掘进穿过出河段河流与河岸交界位置至盾构机的盾尾进入河岸区域且距离出河段河流与河岸交界位置第二预定距离时，对出河段河流与河岸交界位置处的对应管片进行二次注浆操作形成止环箍，以隔离出河段河岸与河底不同压力的承压水。
根据本发明的技术方案，所述施工方法包括以下步骤S1)在盾构机掘进至距离入河段河流与河岸交界位置第一预定距离时，调整盾构机掘进的土仓压力设定值，使盾构机的刀盘在到达入河段河流与河岸交界位置时土仓压力设定值与河流内理论计算压力值达到一致，以确保入河段河堤的稳定，避免入河段河堤坍塌。
由于所述盾构机在穿河之前的土仓压力设定值通常大于河流内理论计算压力值，根据本发明的一种实施方式，优选地，所述步骤S1)中，在所述盾构机掘进至距离入河段河流与河岸交界位置第一预定距离时，调整盾构机掘进的土仓压力设定值，包括：按照理论土压差值逐渐递减调整所述土仓压力设定值，使盾构机的刀盘在到达入河段河流与河岸交界位置时土仓压力设定值与河流内理论计算压力值达到一致。
根据本发明的技术方案，步骤S2)待所述盾构机继续掘进穿过入河段河流与河岸交界位置至所述盾构机的盾尾进入河底区域且距离入河段河岸与河流交界位置第二预定距离时，对入河段河岸与河流交界位置处的对应管片进行二次注浆操作形成止水环箍，以隔离入河段河岸与河底不同压力的承压水，防止入河段隧道渗漏水。
根据本发明的一种实施方式，优选地，所述步骤S2)中，对入河段河岸与河流交界处的对应管片进行二次注浆操作形成止水环箍，以隔离入河段河岸与河底不同压力的承压水，包括：在入河段河岸与河流交界处使用三孔注浆管片；通过所述三孔注浆管片上的注浆孔对所述三孔注浆管片外侧的岩土进行二次注浆施工形成止水环箍，以隔绝河岸的承压水与河流底部的承压水，防止入河段隧道渗漏水，防止河底透水涌入盾构机的风险。
根据本发明的一种实施方式，浆液选用双液浆，注浆压力不超过0.6MPa。整环注浆完成后，待双液浆的强度达到设计要求，通过注浆孔观察，如无流水、流砂，可由此确定注浆效果良好。
在黏土地层中使用三孔注浆管片进行二次注浆的效果不理想，根据本发明的一种实施方式，优选地，在河底上部地层为黏土地层的情况下，在所述三孔注浆管片开孔打入管壁上具有孔洞的钢花管，通过所述钢花管进行二次注浆操作，使用浆液与水玻璃通过所述钢花管可以更深入加固土体，使加固效果更加明显，能够有效阻断河流内丰富的地下水，防止三孔注浆管片及土体沉降，保证盾构进河阶段的安全施工。
在所述盾构机在河流底部掘进过程中按照河底计算理论土压力设定土仓压力掘进，根据本发明的技术方案，步骤S3)在所述盾构机继续在河流底部掘进的同时，通过控制盾构机的掘进姿态、掘进参数和调整同步注浆方法，控制盾构管片的上浮量在设计范围内，以保证成型隧道的质量。
所述盾构机垂直姿态根据实际测量管片姿态，对比对应盾构机掘进姿态，根据这两个数据差值确定合适掘进垂直姿态。根据本发明的一种实施方式，优选地，所述步骤S3)中，控制盾构机的掘进姿态，包括：控制盾构机的掘进姿态在垂直方向保持负值掘进以抵消管片上浮量。
根据本发明的一种实施方式，优选地，所述步骤S3)中，控制盾构机的掘进参数，包括：将盾构机的泡沫注入压力控制在1～1.5bar；将盾构机的掘进速度控制在40mm/min；将刀盘转速控制在1.0～1.2rmp；将推力控制在300～500T；将刀盘扭矩控制在2500～3000KN.m，以确保施工的安全性。
根据本发明的一种实施方式，优选地，所述步骤S3)中，调整同步注浆方法，包括：采用盾构机盾尾上部的注浆孔进行注浆操作以控制管片上浮量，以进一步提高盾构区间成型隧道质量。
由于河底土层含水量较大，管片易产生渗漏水现象，根据本发明的一种实施方式，优选地，所述步骤S3)还包括：在所述盾构机继续在河流底部掘进的过程中，在管片朝向隧道壁一侧粘贴双层遇水膨胀橡胶层，以增加止水效果，能够防止河底丰富地下水通过管片缝隙产生渗漏水现象。
根据本发明的技术方案，在所述盾构机掘进至与出河段河流与河岸交界位置相距第一预定距离时，调整所述盾构机掘进的土仓压力设定值，使盾构机的刀盘在到达出河段河流与河岸交界位置时土仓压力设定值与河岸理论计算压力值达到一致，以确保出河段河堤稳定，避免出河段河堤坍塌。
根据本发明的一种实施方式，优选地，所述步骤S1)和步骤S3)中，所述第一预定距离为盾构机掘进10环距离，以为逐渐调整土仓压力值预留足够距离。
根据本发明的技术方案，步骤S4)待所述盾构机继续掘进穿过出河段河流与河岸交界位置至盾构机的盾尾进入河岸区域且距离出河段河流与河岸交界位置第二预定距离时，对出河段河流与河岸交界位置处的对应管片进行二次注浆操作形成止环箍，以隔离出河段河岸与河底不同压力的承压水，以防止出河段隧道渗漏水。
根据本发明的一种实施方式，优选地，所述步骤S2)和步骤S4)中，所述第二预定距离为盾构机掘进7-8环距离，在预留与所述盾构机的安全距离的基础上，尽快进行二次注浆操作形成止水环箍。
本发明的目的是提供一种土压平衡盾构长距离下穿河流施工方法，在所述盾构机挖掘至入河段河流与河岸交界位置通过控制土仓压力设定值与河流内理论计算压力值达到一致来确保入河段河堤稳定，对入河段河岸与河流交界位置处的对应管片进行二次注浆操作形成止水环箍，以隔离入河段河岸与河底不同压力的承压水；在所述盾构机继续在河流底部掘进的同时，通过控制盾构机的掘进姿态、掘进参数和调整同步注浆方法，控制盾构管片的上浮量在设计范围内；在所述盾构机挖掘至出河段河流与河岸交界位置通过控制土仓压力设定值与河岸理论计算压力值达到一致来确保出河段河堤稳定，对出河段的河岸与河流交界位置处的对应管片进行二次注浆操作形成止水环箍，以隔离出河段的河岸与河底不同压力的承压水，能够防止入河段和出河段的河堤坍塌，防止隧道渗漏水、河底透水涌入盾构机的风险，保证了施工的安全性。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。
Claims (10)
1.一种土压平衡盾构长距离下穿河流施工方法，其特征在于，所述施工方法包括以下步骤：
S1)在盾构机掘进至距离入河段河流与河岸交界位置第一预定距离时，调整盾构机掘进的土仓压力设定值，使盾构机的刀盘在到达入河段河流与河岸交界位置时土仓压力设定值与河流内理论计算压力值达到一致；
S2)待所述盾构机继续掘进穿过入河段河流与河岸交界位置至所述盾构机的盾尾进入河底区域且距离入河段河岸与河流交界位置第二预定距离时，对入河段河岸与河流交界位置处的对应管片进行二次注浆操作形成止水环箍，以隔离入河段河岸与河底不同压力的承压水；
S3)在所述盾构机继续在河流底部掘进的同时，通过控制盾构机的掘进姿态、掘进参数和调整同步注浆方法，控制盾构管片的上浮量在设计范围内；在所述盾构机掘进至与出河段河流与河岸交界位置相距第一预定距离时，调整所述盾构机掘进的土仓压力设定值，使盾构机的刀盘在到达出河段河流与河岸交界位置时土仓压力设定值与河岸理论计算压力值达到一致；
S4)待所述盾构机继续掘进穿过出河段河流与河岸交界位置至盾构机的盾尾进入河岸区域且距离出河段河流与河岸交界位置第二预定距离时，对出河段河流与河岸交界位置处的对应管片进行二次注浆操作形成止环箍，以隔离出河段河岸与河底不同压力的承压水。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S1)和步骤S3)中，所述第一预定距离为盾构机掘进10环距离。
3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S1)中，在所述盾构机掘进至距离入河段河流与河岸交界位置第一预定距离时，调整盾构机掘进的土仓压力设定值，包括：
按照理论土压差值逐渐递减调整所述土仓压力设定值。
4.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S2)和步骤S4)中，所述第二预定距离为盾构机掘进7-8环距离。
5.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S2)中，对入河段河岸与河流交界处的对应管片进行二次注浆操作形成止水环箍，以隔离入河段河岸与河底不同压力的承压水，包括：
在入河段河岸与河流交界处使用三孔注浆管片；
通过所述三孔注浆管片上的注浆孔对所述三孔注浆管片外侧的岩土进行二次注浆施工形成止水环箍。
6.根据权利要求5所述的施工方法，其特征在于，在河底上部地层为黏土地层的情况下，在所述三孔注浆管片开孔打入管壁上具有孔洞的钢花管，通过所述钢花管进行二次注浆操作。
7.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S3)中，控制盾构机的掘进姿态，包括：控制盾构机的掘进姿态在垂直方向保持负值掘进以抵消管片上浮量。
8.根据权利要求7所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S3)中，控制盾构机的掘进参数，包括：
将盾构机的泡沫注入压力控制在1～1.5bar；
将盾构机的掘进速度控制在40mm/min；
将刀盘转速控制在1.0～1.2rmp；
将推力控制在300～500T；
将刀盘扭矩控制在2500～3000KN.m。
9.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S3)中，调整同步注浆方法，包括：采用盾构机盾尾上部的注浆孔进行注浆操作以控制管片上浮量。
10.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S3)还包括：在所述盾构机继续在河流底部掘进的过程中，在管片朝向隧道壁一侧粘贴双层遇水膨胀橡胶层。
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| CN201911274555.4A Active CN110985021B (zh) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | 土压平衡盾构长距离下穿河流施工方法 |
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08232581A (ja) * | 1995-02-28 | 1996-09-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | シールド掘削機およびそれを用いたシールド工法 |
| JP2004108094A (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-08 | Daiho Constr Co Ltd | シールドトンネルおよびシールド掘削機 |
| CN101131090A (zh) * | 2007-10-09 | 2008-02-27 | 中铁二局股份有限公司 | 盾构隧道下穿浅覆土河床施工方法 |
| CN104989412A (zh) * | 2015-06-11 | 2015-10-21 | 北京市市政四建设工程有限责任公司 | 土压平衡式盾构长距离穿湖施工技术 |
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| CN110259467A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-09-20 | 重庆大学 | 泥水平衡盾构下穿江河施工方法 |
-
2019
- 2019-12-12 CN CN201911274555.4A patent/CN110985021B/zh active Active
Patent Citations (6)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王伟等: "《土压平衡式盾构下穿河流施工技术研究》", 《铁道标准设计》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110985021B (zh) | 2022-02-15 |
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